EP1961845A2 - Elektrisch leitfähige Fäden, daraus hergestellte Flächengebilde und deren Verwendung - Google Patents

Elektrisch leitfähige Fäden, daraus hergestellte Flächengebilde und deren Verwendung Download PDF

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EP1961845A2
EP1961845A2 EP08001371A EP08001371A EP1961845A2 EP 1961845 A2 EP1961845 A2 EP 1961845A2 EP 08001371 A EP08001371 A EP 08001371A EP 08001371 A EP08001371 A EP 08001371A EP 1961845 A2 EP1961845 A2 EP 1961845A2
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EP
European Patent Office
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thread
thermoplastic
core
aggregates
component
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08001371A
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English (en)
French (fr)
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EP1961845A3 (de
Inventor
Kurt-Günter Berndt
Rex Delker
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Teijin Monofilament Germany GmbH
Original Assignee
Teijin Monofilament Germany GmbH
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Publication date
Application filed by Teijin Monofilament Germany GmbH filed Critical Teijin Monofilament Germany GmbH
Publication of EP1961845A2 publication Critical patent/EP1961845A2/de
Publication of EP1961845A3 publication Critical patent/EP1961845A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D01F6/78—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/90—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyamides
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    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/14—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyester as constituent

Definitions

  • the present invention relates to filaments having very high electrical conductivities and excellent mechanical properties.
  • These threads in particular in the form of monofilaments, can be used, for example, in screens or in conveyor belts.
  • polyester fibers for technical applications are in most cases subjected to high mechanical and / or thermal stresses during use.
  • the material must have good dimensional stability and constancy of force-elongation properties over as long as possible usage periods.
  • the material must not be electrostatically charged during processing and during use.
  • polyester-based manmade fibers have proven successful in such environments, when used in humid-hot environments, polyesters are prone to mechanical abrasion in addition to hydrolytic degradation.
  • abrasion can have a variety of causes.
  • the sheet forming screen or forming fabric is pulled in paper machines for dewatering suction boxes with the result of increased Siebverschl constituentes.
  • screen wear occurs due to differences in speed between the paper web and the screen surface or between the screen surface and the surface of the drying drums.
  • Tissue wear also occurs in other technical fabrics due to abrasion; e.g. in conveyor belts by grinding over fixed surfaces, in filter fabrics by mechanical cleaning and in screen printing fabrics by passing a squeegee over the screen surface.
  • Multi-ply fabrics are used in the forming fabrics of modern paper machines.
  • vacuum boxes are used on the underside of the sieve to accelerate the dewatering of the paper web by means of negative pressure.
  • the contact surfaces of the edges of these suction boxes with the forming fabric are usually made of ceramic to prevent excessive wear on the suction boxes.
  • monofilaments of polyamide e.g. made of polyamide 6 or polyamide 6.6. Otherwise, monofilaments of polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as "PET"), of which the forming wire essentially consists, are predominantly used because of the higher dimensional stability.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a proven design is the so-called interchangeable shot on the underside of the sieve: Here, an excess of a polyamide monofilament with the following PET monofilaments is used alternately. This achieves a compromise between abrasion resistance and dimensional stability.
  • thermoplastic polyurethane TPU
  • thermoplastic polyester such as polyethylene terephthalate isophthalate
  • thermoplastic polyurethane having melting points of 200 to 230 ° C were used (see, eg EP-A-674.029 ).
  • polyester compositions of crystalline thermoplastic polyester resins, polyester elastomers and sorbitan esters are made DE 691 23 510 T2 known. These are characterized by good moldability, in particular by a good release ability.
  • polyester compositions containing an aromatic polycarbonate, a polyester derived from alkanediol and benzene dicarboxylic acids, and a polyester urethane elastomer or a polyether imide ester elastomer are known. These have improved flow properties while maintaining good mechanical properties.
  • a finished thread is coated with a mixture of nano-carbon tubes and a polymer. Since the coated thread is not stretched further, the carbon bridges of the amorphous coating are not ruptured, resulting in very good electrical conductivities.
  • the object of the present invention is to provide filaments which have excellent electrical conductivity, good mechanical properties and excellent abrasion resistance.
  • threads are generally understood to mean fibers of finite length (staple fibers), fibers of infinite length (filaments) and multifilaments composed thereof or secondary-spun yarns of staple fibers.
  • the melt-spun threads are preferably used in the form of monofilaments.
  • modulus of elasticity is understood to mean the secant modulus of the force-strain characteristic between 0 and 1% elongation.
  • elastic elongation is understood as meaning the linear progression of the force-strain characteristic from its origin to the deviation from the linearity.
  • An elastic elongation of 1.5% thus corresponds to a linear course of the force-strain curve from 0% to 1.5% elongation; an elastic elongation of 4% consequently a linear curve of the force-elongation characteristic of 0% to 4%.
  • thread-forming thermoplastic polymers are used according to the invention which, after spinning, stretching and, if appropriate, relaxing, give threads having the above-described moduli of elasticity and elastic elongations.
  • thermoplastic polymers of component a) may be of any nature, as long as they are melt-spinnable and allow the production of filaments with the above defined elastic strains and elastic moduli.
  • thermoplastic polymers examples include polyolefins, such as polyethylene, polypropylene or copolymers containing ethylene and / or propylene units in conjunction with other alpha-olefin units copolymerized therewith, such as alpha-butylene, alpha-pentylene, alpha-hexylene or alpha-octylene; Polyesters such as polycarbonate or aliphatic / aromatic polyesters; Polyamides, such as aliphatic or aliphatic / aromatic polyamides; or polyether esters, ie polymers which have at least ether and ester groups and, as a rule, aromatic divalent radicals, such as phenylene, in the recurring chain, for example TPE-E; or polyacrylonitrile or polyacrylonitrile copolymers with other ethylenically unsaturated comonomers such as acrylic or methacrylic acid.
  • polyolefins such as polyethylene, polypropylene or copolymers containing
  • Polyamide, polybutylene terephthalate, polypropylene terephthalate or polyether esters are preferably used as component a).
  • polyamides are aliphatic or aliphatic / aromatic polyamides, e.g. Polycaprolactam, poly (hexamethylene-1,6-diaminadipamide), poly (hexamethylene-1,6-diamine-sebacic acid diamide), poly (hexamethylene-1,6-diamine-terephthalic acid diamide) or poly (hexamethylene) 1,6-diamine isopthalklarediamid).
  • polycaprolactam poly (hexamethylene-1,6-diaminadipamide), poly (hexamethylene-1,6-diamine-sebacic acid diamide), poly (hexamethylene-1,6-diamine-terephthalic acid diamide) or poly (hexamethylene) 1,6-diamine isopthalklarediamid).
  • the polyamides used according to the invention usually have viscosity numbers according to DIN 53727 of 120 to 350, preferably 150 to 320 cm 3 / g (measured at 25 ° C in sulfuric acid).
  • thermoplastic polyesters which are preferably used as component a) in the threads according to the invention are likewise known per se. However, polyesters are to be selected which allow the production of yarns having the elastic moduli and elastic elongation values given above.
  • polycarbonate or, in particular, aliphatic / aromatic polyesters of the types polybutylene terephthalate and / or polypropylene terephthalate, optionally containing amounts of up to 40% by weight, preferably up to 15% by weight, based on the total amount of component a), of other polyesters, such as polyethylene terephthalate, may be mixed.
  • thermoplastic and elastomeric polyether esters are thermoplastic and elastomeric polyether esters. These polyether esters are known per se. If these polyether esters are used, they may be identical to polymers of component b), i. there may be cases in which threads contain only component a) and no additional component b).
  • thermoplastic and elastomeric polyether esters are copolymers which comprise, in addition to polyethylene terephthalate, polycyclohexanedimethyl terephthalate, polyethylene naphthalate or especially polybutylene terephthalate units, further units derived from aromatic and / or aliphatic and / or cycloaliphatic dicarboxylic acids, in particular adipic acid, secacic acid, terephthalic acid , Cyclohexanedicarboxylic acid or isophthalic acid, and derived from polyalkylene glycols, in particular polyethylene glycols.
  • thermoplastic and elastomeric polyether esters are preferably diols, polyether diols and dicarboxylic acids, or correspondingly constructed polyester-forming derivatives.
  • Main acid constituent of the copolyesters are terephthalic acid or cyclohexanedicarboxylic acid, but other aromatic and / or aliphatic or cycloaliphatic dicarboxylic acids may be suitable, preferably para or trans permanent aromatic compounds such as 2,6-naphthalene-dicarboxylic acid or 4,4'-biphenyldicarboxylic acid , as well as isophthalic acid.
  • Aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid or sebacic acid, are preferably used in combination with aromatic dicarboxylic acids.
  • Typical suitable dihydric alcohols are aliphatic and / or cycloaliphatic diols, for example ethylene glycol, propanediol, 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol or mixtures thereof.
  • Preferred are aliphatic diols having from two to four carbon atoms, especially ethylene glycol and butanediol.
  • Further preferred are cycloaliphatic diols such as 1,4-cyclohexanedimethanol.
  • the soft segments of this copolyester are formed by recurring structural units derived from polyether diols and dicarboxylic acids.
  • the polyether diols are polyalkylene glycols, such as polyethylene glycol, polypropylene glycol or polybutylene glycol.
  • Copolyether esters which have recurring structural units which are derived from an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol and a polyalkylene glycol are preferably used as component a).
  • thermoplastic and elastomeric polyether esters have recurring structural units derived from terephthalic acid, ethylene glycol and polyethylene glycol, terephthalic acid, butylene glycol and polyethylene glycol, terephthalic acid, butylene glycol and polybutylene glycol, naphthalenedicarboxylic acid, ethylene glycol and polyethylene glycol, naphthalenedicarboxylic acid, butylene glycol and polyethylene glycol, from Naphthalenedicarboxylic acid, butylene glycol and polybutylene glycol, terephthalic acid, isophthalic acid, ethylene glycol and polyethylene glycol, terephthalic acid, isophthalic acid, butylene glycol and polyethylene glycol, and terephthalic acid, isophthalic acid, butylene glycol and polybutylene glycol.
  • the polyesters of component a) used according to the invention usually have solution viscosities (IV values) of at least 0.60 dl / g, preferably from 0.60 to 1.05 dl / g, more preferably from 0.62 to 0.93 dl / g (measured at 25 ° C in dichloroacetic acid (DCE)).
  • IV values solution viscosities
  • Threads of polyesters or polyether esters with a content of free carboxyl groups of less than or equal to 3 meq / kg are preferred.
  • These preferably contain a means for occluding free carboxyl groups, for example a carbodiimide and / or an epoxide compound.
  • Such treated polyester yarns are stabilized against hydrolytic degradation and are particularly suitable for use in humid-hot environments, especially in paper machines or as a filter.
  • thermoplastic and elastomeric block copolymers of component b) can be of very different types. Such block copolymers are known to the person skilled in the art.
  • components b) are thermoplastic and elastomeric polyurethanes (TPE-U), thermoplastic and elastomeric polyesters (TPE-E), thermoplastic and elastomeric polyamides (TPE-A), thermoplastic and elastomeric polyolefins (TPE-O) and thermoplastic and elastomeric styrene Block copolymers (TPE-S).
  • TPE-U thermoplastic and elastomeric polyurethanes
  • TPE-E thermoplastic and elastomeric polyesters
  • TPE-A thermoplastic and elastomeric polyamides
  • TPE-O thermoplastic and elastomeric polyolefins
  • TPE-S thermoplastic and elastomeric styrene Block copolymers
  • thermoplastic and elastomeric block copolymers b) can be composed of a wide variety of monomer combinations. As a rule, these are blocks of so-called hard and soft segments.
  • the soft segments are typically derived from polyalkylene glycol ethers in TPE-U, TPE-E and TPE-A.
  • the hard segments are typically derived from short chain diols or diamines in TPE-U, TPE-E and TPE-A. In addition to the diols or diamines, the hard and Soft segments of aliphatic, cycloaliphatic and / or aromatic dicarboxylic acids or diisocyanates constructed.
  • thermoplastic polyolefins are block copolymers comprising blocks of ethylene-propylene-butadiene and of polypropylene (EPDM / PP) or of nitrile-butadiene and of polypropylene (NBR / PP).
  • Particularly preferred components b) are thermoplastic and elastomeric styrene block copolymers.
  • block copolymers which have blocks of styrene-ethylene and of propylene-styrene (SEPS) or of styrene-ethylene and of butadiene-styrene (SEBS) or of styrene and of butadiene (SBS).
  • thermoplastic block copolymer and elastomeric block copolymer are block copolymers which behave at room temperature comparable to the conventional elastomers, but can be plastically deformed under heat supply and thus exhibit a thermoplastic behavior.
  • thermoplastic and elastomeric block copolymers have in some areas physical crosslinking points (e.g., minor valence forces or crystallites) that dissolve on heat without the polymer molecules decomposing.
  • carbon black and / or graphite particles are used. These are carbon blacks or graphites whose primary particles are arranged in the form of aggregates, which preferably have the shape of a tang, in particular having the shape of elongated filaments.
  • the carbon blacks used according to the invention consist of nanoscale primary particles. These are generally spherical and typically have diameters in the range of 10 to 300 nm. Owing to the strong anisotropy of the aggregates of carbon black particles or the graphite platelets used in accordance with the invention, formation takes place during the spinning of the thread in the longitudinal direction aligned aggregates which form electrically conductive paths along the longitudinal axis of the thread. In the unstretched thread these aggregates are partially present in a näulter form and are stretched by stretching in the thread longitudinal direction, but not torn. In this way, the electrically conductive paths are obtained in the thread.
  • Particularly preferably used components c) are carbon blacks, which are present in the form of elongate aggregates made up of a plurality of primary particles in contact with one another and the drawn thread has an electrical conductivity of at least 0.5 ⁇ 10 -6 Siemens / cm, preferably at least 1 , 0 * 10 -5 Siemens / cm, measured in the longitudinal direction of the thread.
  • the amounts of components a), b) and c) in the threads according to the invention can be selected within wide limits.
  • the threads typically contain from 20 to 70% by weight of component a), from 15 to 40% by weight of component b) and from 5 to 50% by weight of component c), in each case based on the total mass of the thread.
  • the combination of components a), b) and c) used according to the invention gives the filaments not only excellent abrasion resistance, but also good textile-technological properties, in particular good dynamic properties and excellent dimensional stability, as well as excellent electrical conductivity.
  • the components a), b) and c) required for producing the threads according to the invention are known per se, some are commercially available or can be prepared by processes known per se.
  • the threads according to the invention may contain, in addition to components a), b) and c), further auxiliaries d).
  • processing aids antioxidants, plasticizers, lubricants, pigments, matting agents, viscosity modifiers or crystallization accelerators.
  • processing aids are siloxanes, waxes or longer-chain carboxylic acids or their salts, aliphatic, aromatic esters or ethers.
  • antioxidants are phosphorus compounds, such as phosphoric acid esters or sterically hindered phenols.
  • pigments or matting agents examples include organic dye pigments or titanium dioxide.
  • viscosity modifiers are polybasic carboxylic acids and their esters or polyhydric alcohols.
  • the threads according to the invention can be in any desired form, for example as multifilaments, as staple fibers, as secondary spun yarns, also in the form of twisted yarns, or in particular as monofilaments.
  • the threads according to the invention are present as multicomponent threads.
  • these are side-on threads or, in particular, core-sheath threads.
  • the sheath preferably consists of a composition comprising components a), b), c) and optionally d) and the core consists of a filament-forming polymer which determines the mechanical properties, mainly the strength and elongation at break, of the total filament.
  • a particularly preferred combination is a core-sheath thread whose core is made of polyamide, selected polyester or elastomeric polyetherester, preferably composed of polybutylene terephthalate, polypropylene terephthalate, polyamide 6 or mixtures of these polymers and whose shell comprises components b), c) and optionally d) in combination with a thermoplastic polymer, preferably a thermoplastic polyester or polyamide, in particular polyethylene terephthalate homopolymers, polyethylene terephthalate copolymer or Polyamide 6 contains.
  • a thermoplastic polymer preferably a thermoplastic polyester or polyamide, in particular polyethylene terephthalate homopolymers, polyethylene terephthalate copolymer or Polyamide 6 contains.
  • the weight ratio of core to sheath is 95: 5 to 20:80, preferably 75:25 to 45:55, more preferably 70:30 to 50:50.
  • the titer of the threads according to the invention can vary within wide limits. Examples are 1 to 45,000 dtex, in particular 100 to 4,000 dtex.
  • the cross-sectional shape of the threads according to the invention may be arbitrary, for example round, oval or n-cornered, where n is greater than or equal to 3.
  • the threads of the invention can be prepared by methods known per se.
  • composition comprising a thermoplastic polymer, components b), c) and optionally d) or containing components a), b), c) and optionally d) is preferably used in the form of a masterbatch.
  • the threads according to the invention are drawn one or more times during production.
  • a polyester produced by solid phase condensation is used.
  • the hot polymer filament is cooled, e.g. in a cooling bath, preferably in a water bath, and then wound up or peeled off.
  • the removal speed is greater than the injection rate of the polymer melt.
  • the yarn produced in this way is then re-stretched one or more times, optionally fixed and wound up, as is known from the prior art for the abovementioned melt-spinnable polymers.
  • the threads according to the invention are preferably used for the production of textile surface constructions, in particular of woven fabrics, spiral fabrics, laid or knitted fabrics. These textile surface constructions are preferably used in screens.
  • Textile surface constructions containing the threads according to the invention are likewise the subject of this invention.
  • the threads according to the invention can be used in all industrial fields. They are preferably used in applications in which increased wear and static electricity due to mechanical stress are to be expected. Examples thereof are the use in screen fabrics and filter cloths for gas and liquid filters, in dry belts, for example for the production of food, in packaging containers or in hoses for conveying small particles. These uses are also the subject of the present invention.
  • filaments of the invention in the form of monofilaments relates to their use as conveyor belts or as components of conveyor belts.
  • filaments of the invention in the form of monofilaments relates to their use as conveyor belts or as components of conveyor belts.
  • the threads according to the invention can also be used in screens intended for use in paper machines.
  • the components for the core were melted in the extruder.
  • the components for the shell in the form of a masterbatch (Deltacom PET 1917 EC3, Delta Plastics principless- und glassesgesellschaft mbH, Weeze, Germany) made of polyethylene terephthalate (“PET”), thermoplastic Elastomer, conductivity carbon black and additives were mixed and melted in another extruder.
  • PET polyethylene terephthalate
  • thermoplastic Elastomer thermoplastic Elastomer
  • conductivity carbon black additives
  • the melted spun masses from both extruders were spun, drawn and drawn into a bicomponent spinneret with a hole diameter of 1.0 mm at a flow rate of 488 g / min and a take-off speed of 31 m / min into monofilaments with a core-shell structure heat-set in the hot-air duct at 255 ° C under heat-shrinkage.
  • the masterbatch consisted of 50% by weight of the PET type described above, and 27% by weight of a thermoplastic elastomeric styrene block copolymer, 20% by weight of a conductivity carbon black and 3% by weight of processing stabilizer, lubricant, steric hindered amine and silane.
  • Example 3 nuclear material Polyamide 6 polybutylene terephthalate Polyetherester 1) Proportion of core: sheath (wt.%) 90:10 90:10 75: 25 Diameter ( ⁇ m) 453 401 254 Titre (dtex) 1856 1616 638 Tensile strength (cN / tex) 38.4 10.4 30.2 Modulus of elasticity (GPa) 4.0 2.7 1.1 Elastic elongation (%) 2 2 19 Elongation at break (%) 41.7 16.7 69.5 el.

Abstract

Beschrieben werden schmelzgesponnene Fäden mit einem Elastizitätsmodul von kleiner als 6 GPa und einer elastischen Dehnung von größer als 1,5 % enthaltend a) einen thermoplastisches Polymer, b) ein thermoplastisches elastomeres Block-Copolymer, und c) Ruß- und/oder Graphitteilchen in der Form von entlang der Längsachse des Fadens ausgerichteten Aggregaten, welche entlang der Längsachse des Fadens elektrisch leitfähige Pfade bilden. Die Fäden weisen eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit auf und lassen sich zur Herstellung von Sieben oder anderen technischen Geweben einsetzen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Fäden mit sehr hohen elektrischen Leitfähigkeiten und ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften. Diese Fäden, insbesondere in der Form von Monofilamenten, lassen sich beispielsweise in Sieben oder in Förderbändern einsetzen.
  • Es ist bekannt, dass Polyesterfasern für technische Anwendungen in den meisten Fällen beim Gebrauch hohen mechanischen und oder thermischen Belastungen unterworfen werden. Hinzu kommen in vielen Fällen Belastungen durch chemische und andere Umgebungseinflüsse, denen das Material einen ausreichenden Widerstand entgegensetzen muss. Bei all diesen Belastungen muss das Material eine gute Dimensionsstabiliät und Konstanz der Kraft-Dehnungseigenschaften über möglichst lange Benutzungszeiträume aufweisen. Außerdem darf das Material sich während Verarbeitung und bei der Anwendung nicht elektrostatisch aufladen.
  • Ein Beispiel für technische Anwendungen, bei denen die Kombination guter mechanischer, thermischer, chemischer und elektrischer Beanspruchungen vorliegt, ist der Einsatz von Monofilamenten in Filtern, Sieben oder als Förderbänder. Dieser Einsatz verlangt Monofilamente mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, wie hohem Anfangsmodul, Reißfestigkeit, Knoten- und Schlingenfestigkeit, sowie mit einer hohen Abriebfestigkeit verbunden mit einer hohen Hydrolyseresistenz, um den hohen Beanspruchungen bei deren Einsatz zu widerstehen und um eine ausreichende Standzeit der Siebe oder Förderbänder zu gewährleisten.
  • In der industriellen Produktion, wie bei der Herstellung oder Verarbeitung von Papieren, werden Filter oder Förderbänder in Prozessen eingesetzt, die bei erhöhten Temperaturen ablaufen und in denen feucht-heiße Umgebungen vorliegen. Chemiefasern auf Polyesterbasis haben sich in solchen Umgebungen zwar bewährt, beim Einsatz in feucht-heißen Umgebungen neigen Polyester neben hydrolytischem Abbau auch zum mechanischen Abrieb.
  • Bei technischen Einsätzen kann Abrieb die unterschiedlichsten Ursachen haben. So wird das Blattbildungssieb oder Formiersieb in Papiermaschinen zur Entwässerung über Saugkästen gezogen mit der Folge eines erhöhten Siebverschleißes. In der Trockenpartie der Papiermaschine tritt Siebverschleiß durch Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen Papierbahn und Sieboberfläche bzw. zwischen Sieboberfläche und Oberfläche der Trockentrommeln auf. Auch in anderen technischen Geweben tritt Gewebeverschleiß durch Abrieb auf; so z.B. in Transportbändern durch Schleifen über feststehende Oberflächen, in Filtergeweben durch das mechanische Abreinigen und in Siebdruckgeweben durch das Führen einer Rakel über die Sieboberfläche.
  • In den Formiersieben moderner Papiermaschinen werden mehrlagige Gewebe eingesetzt. Um eine möglichst schnelle Entwässerung des Papiers zu erreichen, wird auf der Siebunterseite mit Saugkästen gearbeitet, die durch Unterdruck die Entwässerung der Papierbahn beschleunigen. Die Kontaktflächen der Ränder dieser Saugkästen mit dem Forminggewebe bestehen in der Regel aus Keramik, um übermäßigen Verschleiß an den Saugkästen vorzubeugen.
  • Die hohen Produktionsgeschwindigkeiten, die Reibung der den Monofilen zugesetzten Füllstoffe und die Ansaugleistung der Papiermaschine führen andererseits zu einem hohen Verschleiß auf der Unterseite des mehrlagigen Formiersiebes.
  • Zur Verbesserung der Abriebbeständigkeit der Siebunterseite wurde und werden heute noch Monofilamente aus Polyamid, z.B. aus Polyamid 6 oder aus Polyamid 6.6, eingesetzt. Wegen der höheren Formstabilität werden ansonsten vorwiegend Monofilamente aus Polyethylenterephthalat (nachstehend aus "PET" genannt) verwendet, aus denen das Formingsieb im wesentlichen besteht. Eine bewährte Konstruktion ist der sogenannte Wechselschuss auf der Siebunterseite: Hier wird alternierend ein Unterschuss aus einem Polyamidmonofil mit folgenden PET-Monofilen eingesetzt. Dadurch erzielt man einen Kompromiß aus Abriebbeständigkeit und Formstabilität.
  • Die höhere Wasseraufnahme der Polyamide gegenüber PET führt beim Betrieb des Siebes zu einer Verlängerung der Schußdrähte. Dadurch drehen sich die Siebränder nach oben und das Sieb liegt nicht mehr plan in der Papiermaschine. Diesen unerwünschten Effekt bezeichnet man als "edge curling".
  • Mit zahlreichen Entwicklungen wurde versucht, die Polyamid-Monofilamente durch solche aus anderen abriebbeständigen Polymeren zu ersetzen, die sowohl formstabil sind und die eine geringe Wasseraufnahme aufweisen sollen.
  • Zu nennen sind Monofilamente aus PET-Blends, denen 10-40 % thermoplastisches Polyurethan (TPU) zugesetzt worden ist (vergl. z.B. EP-A-387,395 ). Auch wurden Mischungen aus thermoplastischem Polyester, beispielsweise aus Polyethylenterephthalat-isophthalat, und thermo-plastischem Polyurethan mit Schmelzpunkten von 200 bis 230°C eingesetzt (vergl. z.B. EP-A-674,029 ).
  • Weiter sind aus dem Stand der Technik Monofilamente mit Kern-Mantel Struktur bekannt, bei denen der Mantel aus einer Mischung aus thermoplastischem Polyester mit einem Schmelzpunkt von 200 bis 300°C, z.B. PET, und aus thermoplastischem, elastomeren Copolyetherester mit ausgewählten Polyetherdiol-Baugruppen als Weichsegmenten besteht, die ebenfalls verbesserte Abriebbeständigkeit aufweisen (vergl. z.B. EP-A-735,165 ).
  • Weitere Polyesterzusammensetzungen aus kristallinen thermoplastischen Polyesterharzen, Polyesterelastomeren und Sorbitanester sind aus DE 691 23 510 T2 bekannt. Diese zeichnen sich durch gute Formbarkeit, insbesondere durch eine gute Trennfähigkeit, aus.
  • Aus der DE 690 07 517 T2 sind Polyesterzusammensetzungen bekannt, die eine aromatisches Polycarbonat, ein von Alkandiol und Benzoldicarbonsäuren abgeleiteten Polyester und ein Polyesterurethan-Elastomer oder ein Polyether-Imidester-Elastomer enthalten. Diese weisen verbesserte Fließeigenschaften bei Erhalt guter mechanischer Eigenschaften aus.
  • Während diese vorbekannten Fäden eine ausreichende Abriebbeständigkeit gewährleisten, lässt in vielen Fällen die elektrische Leitfähigkeit noch zu wünschen übrig. Es ist zwar seit langem bekannt, dass man Fäden zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit Ruß zusetzen kann. Mit den vorbekannten Lösungen lassen sich allerdings typischerweise nur elektrische Leitfähigkeiten bis zu 10-6 Siemens/cm erzielen. Beim Einsatz von vorbekannten Rußen zur Vergrößerung der elektrischen Leitfähigkeit hat sich gezeigt, dass beim Verstrecken der erzeugten Fäden die durch den Ruß gebildeten leitfähigen Pfade unterbrochen werden und dass dadurch eine deutliche Absenkung der elektrischen Leitfähigkeit eintritt.
  • In der WO-A-98/14,647 wurde versucht, diesen Nachteil dadurch zu beheben, indem man ein Kern-Mantel-Filament mit einem Mantelpolymer erzeugt, das einen geringeren Schmelzpunkt als das Kernpolymer aufweist. Nach dem Verstrecken wird der Mantel angeschmolzen, so dass der Faden schrumpft und sich unterbrochene Brücken aus elektrisch leitfähigem Material wieder schließen können. Dadurch wird zwar die elektrische Leitfähigkeit wieder vergrößert; allerdings führt die thermische Behandlung zu einer Abnahme der Orientierung der Molekülketten und damit zu einer Verringerung der Festigkeit des Filaments.
  • In der EP-A-1,559,815 wird ein fertig ausgebildeter Faden mit einer Mischung aus Nano-Carbonröhrchen und einem Polymer beschichtet. Da der beschichtete Faden nicht weiter verstreckt wird, werden die Kohlenstoffbrücken der amorphen Beschichtung nicht aufgerissen, was sehr gute elektrische Leitfähigkeiten zur Folge hat.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Fäden, die eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit aufweisen, sowie gute mechanische Eigenschaften und ausgezeichnete Abriebbeständigkeit besitzen.
  • Es wurde jetzt überraschend gefunden, daß Fäden enthaltend eine ausgewählte Stoffkombination dieses Eigenschaftsprofil aufweisen.
  • Die Erfindung betrifft schmelzgesponnene Fäden mit einem Elastizitätsmodul von kleiner als 6 GPa, vorzugsweise von 0,1 bis 5,5 GPa, und einer elastischen Dehnung von größer als 1,5 %, vorzugsweise von größer als 1,5 bis 4 %, enthaltend
    1. a) ein thermoplastisches Polymer, vorzugsweise ein Polyamid, Polybutylenterephthalat, Polypropylenterephthalat und/oder einen Polyetherester,
    2. b) ein thermoplastisches elastomeres Block-Copolymer, und
    3. c) Ruß- und/oder Graphitteilchen in der Form von entlang der Längsachse des Fadens ausgerichteten Aggregaten, welche entlang der Längsachse des Fadens elektrisch leitfähige Pfade bilden, wobei falls Komponente a) ein Polyetherester ist, Komponenten a) und b) identisch sein können.
  • Unter Fäden werden im Rahmen dieser Beschreibung ganz allgemein Fasern endlicher Länge (Stapelfasern), Fasern unendlicher Länge (Filamente) sowie daraus zusammengesetzte Multifilamente oder aus Stapelfasern sekundär gesponnene Garne verstanden. Bevorzugt werden die schmelzgesponnenen Fäden in Form von Monofilamenten eingesetzt.
  • Unter Elastizitätsmodul wird im Rahmen dieser Beschreibung der Sekantenmodul der Kraft-Dehnungs-Kennlinie zwischen 0 und 1 % Dehnung verstanden.
  • Unter elastischer Dehnung wird im Rahmen dieser Beschreibung der lineare Verlauf der Kraft-Dehnungs-Kennlinie von deren Ursprung bis zur Abweichung von der Linearität verstanden. Einer elastischen Dehnung von 1,5 % entspricht also ein linearer Verlauf der Kraft-Dehnungs-Kennlinie von 0 % bis 1,5 % Dehnung; einer elastischen Dehnung von 4 % folglich ein linearer Verlauf der Kraft-Dehnungs-Kennlinie von 0 % bis 4 %.
  • Als Polymere der Komponente a) werden erfindungsgemäß fadenbildende thermoplastische Polymere eingesetzt, die nach dem Verspinnen, Verstrecken und gegebenenfalls Relaxieren Fäden mit den oben beschriebenen Elastizitätsmoduli und elastischen Dehnungen ergeben.
  • Die thermoplastischen Polymere der Komponente a) können beliebiger Natur sein, solange diese schmelzspinnbar sind und die Herstellung von Fäden mit den oben definierten elastischen Dehnungen und Elastizitätsmoduli erlauben.
  • Beispiele für geeignete thermoplastische Polymere sind Polyolefine, wie Polyethylen, Polypropylen oder Copolymere enthaltend Ethylen- und/oder Propyleneinheiten in Verbindung mit anderen damit copolymerisierten alpha-Olefin-Einheiten, wie alpha-Butylen, alpha-Pentylen, alpha-Hexylen oder alpha-Octylen; Polyester, wie Polycarbonat oder aliphatisch / aromatische Polyester; Polyamide, wie aliphatische oder alphatisch / aromatische Polyamide; oder Polyetherester, also Polymere, die mindestens Ether- und Estergruppen und in der Regel aromatische zweiwertige Reste, wie Phenylen, in der wiederkehrenden Kette aufweisen, beispielsweise TPE-E; oder Polyacrylnitril oder Polyacrylnitril-Copolymere mit anderen ethylenisch-ungesättigten Comonomeren, wie Acryl- oder Methacrylsäure.
  • Vorzugsweise werden als Komponente a) Polyamide, Polybutylenterephthalat, Polypropylenterephthalat oder Polyetherester eingesetzt.
  • Beispiele für Polyamide sind aliphatische oder aliphatisch / aromatische Polyamide, wie z.B. Polycaprolactam, Poly-(hexamethylen-1,6-diaminadipinsäurediamid), Poly-(hexamethylen-1,6-diamin-sebacinsäure-diamid), Poly-(hexamethylen-1,6-diamin-terephthalsäure-diamid) oder Poly-(hexamethylen-1,6-diamin-isopthalsäurediamid).
  • Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyamide weisen üblicherweise Viskositätszahlen nach DIN 53727 von 120 bis 350, vorzugsweise 150 bis 320 cm3/g auf (gemessen bei 25°C in Schwefelsäure).
  • Die in den erfindungsgemäßen Fäden als Komponente a) bevorzugt zum Einsatz kommenden thermoplastischen Polyester sind ebenfalls an sich bekannt. Es sind jedoch Polyester auszuwählen, welche die Herstellung von Fäden mit den oben angegebenen Elastizitätsmoduli und Werten für die elastische Dehnung erlauben.
  • Dabei kann es sich um Polycarbonat handeln oder insbesondere um aliphatisch / aromatische Polyester der Typen Polybutylenterephthalat und/oder Polypropylenterephalat, die gegebenenfalls mit Mengen bis zu 40 Gew. %, vorzugsweise bis zu 15 Gew %, bezogen auf die Gesamtmenge der Komponente a), mit anderen Polyestern, wie mit Polyethylenterephthalat, vermischt sein können.
  • Eine weitere bevorzugte als Komponente a) eingesetzte Gruppe von Polymeren sind thermoplastische und elastomere Polyetherester. Diese Polyetherester sind an sich bekannt. Werden diese Polyetherester eingesetzt, so können diese mit Polymeren der Komponente b) identisch sein, d.h. es können Fälle auftreten, in denen Fäden nur die Komponente a) und keine zusätzliche Komponente b) enthalten.
  • Beispiele für geeignete thermoplastische und elastomere Polyetherester sind Copolymere, die neben Polyethylenterephthalat-, Polycyclohexandimethylterephthalat-, Polyethylennaphthalat- oder insbesondere Polybutylenterephthalat-Einheiten weitere Einheiten aufweisen, die sich von aromatischen und/oder aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Dicarbonsäuren, insbesondere von Adipinsäure, Secacinsäure, Terephthalsäure, Cyclohexandicarbonsäure oder Isophthalsäure, und von Polyalkylenglykolen, insbesondere Polyethylenglykolen, ableiten.
  • Bausteine von thermoplastischen und elastomeren Polyetherestern sind vorzugsweise Diole, Polyetherdiole und Dicarbonsäuren, bzw. entsprechend aufgebaute polyesterbildende Derivate. Hauptsäurebestandteil der Copolyester sind Terephthalsäure oder Cyclohexandicarbonsäure, aber auch andere aromatische und/oder aliphatische bzw. cycloaliphatische Dicarbonsäuren können geeignet sein, vorzugsweise para- oder trans-ständige aromatische Verbindungen, wie z.B. 2,6-Naphthalin-dicarbonsäure oder 4,4'-Biphenyldicarbonsäure, sowie Isophthalsäure. Aliphatische Dicarbonsäuren, wie z.B. Adipinsäure oder Sebacinsäure, werden vorzugsweise in Kombination mit aromatischen Dicarbonsäuren eingesetzt.
  • Typische geeignete zweiwertige Alkohole sind aliphatische und/oder cycloaliphatische Diole, beispielsweise Ethylenglykol, Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol oder deren Gemische. Bevorzugt sind aliphatische Diole, die zwei bis vier Kohlenstoffatome aufweisen, insbesondere Ethylenglykol und Butandiol. Weiterhin bevorzugt sind cycloaliphatische Diole, wie 1,4-Cyclohexandimethanol. Diese zweiwertigen Alkohole bilden zusammen mit den Dicarbonsäureeinheiten die Hartsegmente des thermoplastischen und elastomeren Polyetheresters. Die Weichsegmente dieses Copolyesters werden von wiederkehrenden Struktureinheiten gebildet, die sich von Polyetherdiolen und Dicarbonsäuren ableiten. Typischerweise handelt es sich bei den Polyetherdiolen um Polyalkylenglykole, wie um Polyethylenglykol, Polypropylenglykol oder Polybutylenglykol.
  • Bevorzugt werden als Komponente a) Copolyetherester eingesetzt, die wiederkehrende Struktureinheiten aufweisen, die sich ableiten von einer aromatischen Dicarbonsäure und einem aliphatischen Diol sowie einem Polyalkylenglykol.
  • Bevorzugt eingesetzte thermoplastische und elastomere Polyetherester weisen wiederkehrende Struktureinheiten auf, die sich ableiten von Terephtalsäure, Ethylenglykol und Polyethylenglykol, von Terephthalsäure, Butylenglykol und Polyethylenglykol, von Terephthalsäure, Butylenglykol und Polybutylenglykol, von Naphthalindicarbonsäure, Ethylenglykol und Polyethylenglykol, von Naphthalindicarbonsäure, Butylenglykol und Polyethylenglykol, von Naphthalindicarbonsäure, Butylenglykol und Polybutylenglykol, von Terephtalsäure, Isophthalsäure, Ethylenglykol und Polyethylenglykol, von Terephthalsäure, Isophthalsäure, Butylenglykol und Polyethylenglykol, und von Terephthalsäure, Isophtalsäure, Butylenglykol und Polybutylenglykol.
  • Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyester der Komponente a) weisen üblicherweise Lösungsviskositäten (IV-Werte) von mindestens 0,60 dl/g, vorzugsweise von 0,60 bis 1,05 dl/g, besonders bevorzugt von 0,62 - 0,93 dl/g, auf (gemessen bei 25°C in Dichloressigsäure (DCE)).
  • Bevorzugt werden Fäden aus Polyestern oder Polyetherestern mit einem Gehalt an freien Carboxylgruppen von kleiner gleich 3 mval/kg.
  • Diese enthalten vorzugsweise ein Mittel zum Verschluß von freien Carboxylgruppen, beispielsweise ein Carbodiimid und/oder eine Epoxidverbindung.
  • Derartig ausgerüstete Polyesterfäden sind gegenüber hydrolytischem Abbau stabilisiert und eignen sich besonders zum Einsatz in feucht-heißen Umgebungen, insbesondere in Papiermaschinen oder als Filter.
  • Bei den thermoplastischen und elastomeren Block-Copolymeren der Komponente b) kann es sich um unterschiedlichste Typen handeln. Solche Block-Copolymeren sind dem Fachmann bekannt.
  • Beispiele für Komponenten b) sind thermoplastische und elastomere Polyurethane (TPE-U), thermoplastische und elastomere Polyester (TPE-E), thermoplastische und elastomere Polyamide (TPE-A), thermoplastische und elastomere Polyolefine (TPE-O) und thermoplastische und elastomere Styrol-Blockcopolymere (TPE-S).
  • Die thermoplastischen und elastomeren Block-Copolymeren b) können aus unterschiedlichsten Monomerkombinationen aufgebaut sein. In der Regel handelt es sich um Blöcke aus sogenannten Hart- und Weichsegmenten. Die Weichsegmente leiten sich bei den TPE-U, den TPE-E und den TPE-A typischerweise von Polyalkylenglykolethern ab. Die Hartsegmente leiten sich bei den TPE-U, den TPE-E und den TPE-A typischerweise von kurzkettigen Diolen oder Diaminen ab. Neben den Diolen bzw. Diaminen werden die Hart-und Weichsegmente von aliphatischen, cycloaliphatischen und/oder aromatischen Dicarbonsäuren oder Diisocyanaten aufgebaut.
  • Beispiele für thermoplastische Polyolefine sind Block-Copolymere, die Blöcke aus Ethylen-Propylen-Butadien und aus Polypropylen (EPDM/PP) oder aus Nitril-Butadien und aus Polypropylen (NBR/PP) aufweisen.
  • Besonders bevorzugte Komponenten b) sind thermoplastische und elastomere Styrol-Blockcopolymere. Beispiele dafür sind Block-Copolymere, die Blöcke aus Styrol-Ethylen und aus Propylen-Styrol (SEPS) oder aus aus Styrol-Ethylen und aus Butadien-Styrol (SEBS) oder aus Styrol und aus Butadien (SBS) aufweisen.
  • Unter thermoplastischen und elastomeren Block-Copolymeren sind im Rahmen dieser Beschreibung Block-Copolymere zu verstehen, der sich bei Raumtemperatur vergleichbar den klassischen Elastomeren verhalten, sich jedoch unter Wärmezufuhr plastisch verformen lassen und somit ein thermoplastisches Verhalten zeigen. Diese thermoplastischen und elastomeren Block-Copolymeren haben in Teilbereichen physikalische Vernetzungspunkte (z.B. Nebenvalenzkräfte oder Kristallite), die sich bei Wärme auflösen, ohne dass sich die Polymermoleküle zersetzen.
  • Als Komponente c) kommen ausgewählte Ruß- und/oder Graphitteilchen zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Ruße oder Graphite, deren Primärteilchen in der Form von Aggregaten angeordnet sind, die vorzugsweise die Form eines Knäuels aufweisen, insbesondere die Form langgestreckter Fäden besitzen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Ruße bestehen aus nanoskaligen Primärteilchen. Diese sind in der Regel kugelförmig und haben typischerweise Durchmesser im Bereich von 10 bis 300 nm. Infolge der starken Anisotropie der erfindungsgemäß eingesetzten Aggregate aus Rußteilchen oder der Graphitplättchen bilden sich beim Verspinnen des Fadens in Längsrichtung ausgerichtete Aggregate, welche entlang der Längsachse des Fadens elektrisch leitfähige Pfade bilden. Im unverstreckten Faden liegen diese Aggregate teilweise in geknäulter Form vor und werden durch das Verstrecken in Fadenlängsrichtung gedehnt, aber nicht zerrissen. Auf diese Weise werden die elektrisch leitfähigen Pfade im Faden erhalten.
  • Besonders bevorzugt eingesetzte Komponenten c) sind Ruße, die in Form von länglichen aus mehreren miteinander in Kontakt stehenden Primärteilchen aufgebauten Aggregaten im Faden vorliegen und dem verstreckten Faden der eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 0,5 * 10-6 Siemens/cm, vorzugsweise mindestens 1,0 * 10-5 Siemens/cm, gemessen in der Längsrichtung des Fadens, verleihen.
  • Die Mengen an Komponenten a), b) und c) in den erfindungsgemäßen Fäden können in weiten Bereichen gewählt werden. Typischerweise enthalten die Fäden 20 bis 70 Gew. % an Komponente a), 15 bis 40 Gew. % an Komponente b) und 5 bis 50 Gew. % an Komponente c), jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des Fadens.
  • Die erfindungsgemäß eingesetzte Kombination der Komponenten a), b) und c) verleiht den Fäden neben einer ausgezeichneten Abriebbeständigkeit gute textiltechnologische Eigenschaften, insbesondere gute dynamische Eigenschaften und eine ausgezeichnete Formbeständigkeit, sowie eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit.
  • Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fäden benötigten Komponenten a), b) und c) sind an sich bekannt, teilweise kommerziell erhältlich oder können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden.
  • Die erfindungsgemäßen Fäden können neben Komponenten a), b) und c) noch weitere Hilfsstoffe d) enthalten.
  • Beispiele dafür sind neben dem bereits erwähnten Hydrolysestabilisator Verarbeitungshilfsmittel, Antioxidantien, Weichmacher, Gleitmittel, Pigmente, Mattierungsmittel, Viskositätsmodifizierer oder Kristallisationbeschleuniger.
  • Beispiele für Verarbeitungshilfsmittel sind Siloxane, Wachse oder längerkettige Carbonsäuren oder deren Salze, aliphatische, aromatische Ester oder Ether.
  • Beispiele für Antioxidantien sind Phosphorverbindungen, wie Phosphorsäureester oder sterisch gehinderte Phenole.
  • Beispiele für Pigmente oder Mattierungsmittel sind organische Farbstoffpigmente oder Titandioxid.
  • Beispiele für Viskositätsmodifizierer sind mehrwertige Carbonsäuren und deren Ester oder mehrwertige Alkohole.
  • Die erfindungsgemäßen Fäden können in beliebiger Form vorliegen, beispielsweise als Multifilamente, als Stapelfasern, als sekundär gesponnene Garne, auch in der Form von Zwirnen, oder insbesondere als Monofilamente.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegen die erfindungsgemäßen Fäden als Mehrkomponentenfäden vor. Beispiele dafür sind Seitean-Seite-Fäden oder insbesondere Kern-Mantel-Fäden. Bei letzteren besteht der Mantel vorzugsweise aus einer Zusammensetzung enthaltend Komponenten a), b), c) und gegebenenfalls d) und der Kern besteht aus einem fadenbildenden Polymer, das die mechanischen Eigenschaften, hauptsächlich die Festigkeit und Reißdehnung, des Gesamtfadens bestimmt.
  • Eine besonders bevorzugte Kombination ist ein Kern-Mantel-Faden, dessen Kern aus Polyamid, ausgewähltem Polyester oder elastomerem Polyetherester, vorzugsweise aus Polybutylenterephthalat, Polypropylenterepthalat, Polyamid 6 oder Gemischen dieser Polymeren besteht und dessen Mantel die Komponenten b), c) und gegebenenfalls d) in Kombination mit einem thermoplastischen Polymer, bevorzugt einem thermoplastischen Polyester oder Polyamid, insbesondere Polyethylenterephthalat-Homopolymere, Polyethylenterephthalat-Copolymer oder Polyamid 6 enthält.
  • Bei bevorzugten Kern-Mantel-Fäden beträgt das Gewichtsverhältnis von Kern und Mantel 95 : 5 bis 20 : 80, vorzugsweise 75 : 25 bis 45 : 55, insbesondere 70 : 30 bis 50 : 50.
  • Der Titer der erfindungsgemäßen Fäden kann in weiten Bereichen schwanken. Beispiele dafür sind 1 bis 45.000 dtex, insbesondere 100 bis 4.000 dtex.
  • Die Querschnittsform der erfindungsgemäßen Fäden kann beliebig sein, beispielsweise rund, oval oder n-eckig, wobei n größer gleich 3 ist.
  • Die erfindungsgemäßen Fäden können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden.
  • Ein typisches Herstellverfahren umfasst die Maßnahmen:
    • i) Extrudieren eines Gemisches enthaltend Komponenten a), b) und c) durch eine Spinndüse,
    • ii) Abziehen des gebildeten Filaments,
    • iii) Verstrecken, und
    • iv) gegebenenfalls Relaxieren des gebildeten Filaments.
  • Die Herstellung von Mehrkomponentenfäden erfolgt analog. Nur werden hier die Spinnmassen, welche die unterschiedlichen Komponenten bilden, in unterschiedlichen Extrudern aufgeschmolzen und durch eine Mehrkomponenten-Spinndüse gepresst.
  • Die Zusammensetzung enthaltend ein thermoplastisches Polymer, Komponenten b), c) und gegebenenfalls d) oder enthaltend Komponenten a), b), c) und gegebenenfalls d) wird vorzugsweise in Form eines Masterbatches eingesetzt.
  • Die erfindungsgemäßen Fäden werden bei der Herstellung ein- oder mehrfach verstreckt.
  • Besonders bevorzugt wird zur Herstellung der Fäden als Komponente a) und/oder als Komponente des Kernfadens ein durch Festphasenkondensation hergestellter Polyester eingesetzt.
  • Nach dem Verpressen der Polymerschmelze durch eine Spinndüse wird der heiße Polymerfaden abgekühlt, z.B. in einem Kühlbad, vorzugsweise in einem Wasserbad, und anschließend aufgewickelt oder abgezogen. Die Abziehgeschwindigkeit ist dabei größer als die Spritzgeschwindigkeit der Polymerschmelze.
  • Der so hergestellte Faden wird anschließend ein- oder mehrfach nachverstreckt, gegebenenfalls fixiert und aufgespult, wie aus dem Stand der Technik für die genannten schmelzspinnbaren Polymere bekannt ist.
  • Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Fäden zur Herstellung von textilen Flächenkonstruktionen, insbesondere von Geweben, Spiralgeweben, Gelegen oder Gestricken, eingesetzt. Diese textilen Flächenkonstruktionen werden vorzugsweise in Sieben eingesetzt.
  • Textilen Flächenkonstruktionen enthaltend die erfindungsgemäßen Fäden sind ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung.
  • Die erfindungsgemäßen Fäden lassen sich auf allen industriellen Gebieten einsetzen. Bevorzugt kommen sie bei Anwendungen zum Einsatz, in denen mit einem erhöhten Verschleiß sowie mit der Aufladung statischer Elektrizität durch mechanische Belastung zu rechnen ist. Beispiele dafür ist der Einsatz in Siebgeweben und Filtertüchern für Gas- und Flüssigkeitsfilter, in Trockenbändern, beispielsweise zur Herstellung von Lebensmitteln, in Verpackungsbehälter oder in Schläuchen zur Förderung kleiner Teilchen. Diese Verwendungen sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Eine weitere Verwendung der erfindungsgemäßen Fäden in der Form von Monofilamenten betrifft deren Einsatz als Förderbänder oder als Komponenten von Förderbändern.
  • Eine weitere Verwendung der erfindungsgemäßen Fäden in der Form von Monofilamenten betrifft deren Einsatz als Förderbänder oder als Komponenten von Förderbändern.
  • Die erfindungsgemäßen Fäden können auch in Sieben, die zum Einsatz in Papiermaschinen vorgesehen sind, eingesetzt werden.
  • Diese Verwendungen sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne diese zu begrenzen.
    • Beispiele: Arbeitsvorschrift zur Herstellung von Kern-Mantel-Monofilamenten der Beispiele 1 bis 3
  • Die Komponenten für den Kern wurden im Extruder aufgeschmolzen. Die Komponenten für den Mantel in Form eines Masterbatches (Deltacom PET 1917 EC3, Firma Delta Kunststoffe Produktions- und Handelsgesellschaft mbH, Weeze, Deutschland) aus Polyethylenterephthalat ("PET"), thermoplastischem Elastomer, Leitfähigkeitsruß und Additiven wurden in einem anderen Extruder vermischt und aufgeschmolzen. Die aufgeschmolzenen Spinnmassen aus beiden Extrudern wurden einer Bikomponenten-Spinndüse mit 20 Loch mit einem Lochdurchmesser von 1,0 mm bei einer Fördermenge von 488 g/min und einer Abzugsgeschwindigkeit von 31 m/min zu Monofilamenten mit Kern-Mantel-Struktur versponnen, verstreckt sowie im Heißluftkanal bei 255°C unter Schrumpfzulassung thermofixiert.
  • Der Masterbatch bestand zu 50 Gew. % aus der oben beschriebenen PET-Type sowie zu 27 Gew. % aus einem thermoplastischen, elastomeren Styrol-Blockcopolymer, zu 20 Gew. % aus einem Leitfähigkeitsruß und zu 3 Gew. % aus Verarbeitungsstabilisator, Gleitmittel, sterisch gehindertem Amin und Silan.
  • Der Durchmesser des erzeugten Monofilamente, die Zusammensetzung des Kerns, die Mantel- und Kernanteile sowie die textiltechnologischen Daten der erhaltenen Monofilamente sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Tabelle
    Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3
    Kernmaterial Polyamid 6 Polybutylenterephthalat Polyetherester1)
    Anteil Kern : Mantel (Gew. %) 90 : 10 90 : 10 75 : 25
    Durchmesser (µm) 453 401 254
    Titer (dtex) 1856 1616 638
    Zugfestigkeit (cN/tex) 38,4 10,4 30,2
    E-Modul (GPa) 4,0 2,7 1,1
    Elastische Dehnung (%) 2 2 19
    Reißdehnung (%) 41,7 16,7 69,5
    el. Widerstand2) (S/cm) 1,0 * 10-5 1,0 * 10-5 1,0 * 10-5
    el. Widerstand3) (S/cm) 4,0 * 10-6 7,0 * 10-6 -
    el. Widerstand4) (S/cm) - - 3,0 * 10-7
    el. Widerstand5) (S/cm) - - 2,0 * 10-9
    el. Widerstand6) (S/cm) - - >10 * 10-12
    1) Elastomeres Polyetherester-Copolymer Riteflex® RKX192
    2) vor der ersten Verdehnung
    3) nach 100 Verdehnungen auf jeweils 1,5 %
    4) nach 100 Verdehnungen auf jeweils 2 %
    5) nach 100 Verdehnungen auf jeweils 3 %
    6) nach 100 Verdehnungen auf jeweils 4 %
  • Die Fasereigenschaften wurde wie folgt ermittelt:
    • Zugfestigkeit gemäß DIN EN/ISO 2062
    • Reißdehnung gemäß DIN EN/ISO 2062
  • Die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit erfolgte wie folgt:
    • Das Monofilament wurde unter leichter Vorspannung zwischen zwei Klemmen eingespannt und an zwei Positionen versilbert. An den versilberten Stellen wurden elektrische Klemmen angebracht, die mit einem Widerstandsmessgerät (Metra Hit 15 S; Meßbereich bis 30 MΩ) verbunden waren. Als Klemmenabstand wurden zwischen 10 mm und 300 mm gewählt. Standardmäßig ist ein Klemmenabstand von 100 mm verwendet worden. Gemessen wurde der Widerstand pro cm, also Ω/cm. Der Leitwert ist der reziproke Widerstand für 1 Zentimeter Monofillänge.
  • Beispiel: R = 620 kΩ/10 cm entspricht R = 62 kΩ/cm entspricht L = 1,6 * 10-5 S/cm.

Claims (13)

  1. Schmelzgesponnener Faden mit einem Elastizitätsmodul von kleiner als 6 GPa und einer elastischen Dehnung von größer als 1,5 % enthaltend
    a) ein thermoplastisches Polymer,
    b) ein thermoplastisches elastomeres Block-Copolymer, und
    c) Ruß- und/oder Graphitteilchen in der Form von entlang der Längsachse des Fadens ausgerichteten Aggregaten, welche entlang der Längsachse des Fadens elektrisch leitfähige Pfade bilden, wobei falls Komponente a) ein Polyetherester ist, Komponenten a) und b) identisch sein können.
  2. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente a) ein Polyamid, Polybutylenterephthalat, Polypropylenterephthalat und/oder ein Polyetherester ist.
  3. Faden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Elastizitätsmodul von 0,1 bis 5,5 GPa und eine elastische Dehnung von größer als 1,5 bis 4 % aufweist.
  4. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente b) ein thermoplastisches Polyurethan-Elastomeres, ein thermoplastisches Polyester-Elastomer, thermoplastisches Styrol-Blockcopolymer oder eine Kombination aus zwei oder mehreren dieser Komponenten ist.
  5. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente b) ein thermoplastisches, elastomeres Styrol-Blockcopolymer ist, insbesondere ein Styrol-Butadien-Styrol Blockcopolymer oder ein Styrol-Ethylen-Butadien-Styrol Blockcopolymer ist.
  6. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente c) ein Ruß ist, der in Form von länglichen aus mehreren miteinander in Kontakt stehenden Primärteilchen aufgebauten Aggregaten im Faden vorliegt und der eine elektrische Leitfähigkeit des Fadens von mindestens 0,5 * 10-6 Siemens/cm, vorzugsweise mindestens 1,0 * 10-5 Siemens/cm, gemessen in der Längsrichtung des Fadens, bewirkt.
  7. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden ein Kern-Mantel Faden ist, dessen Kern aus thermoplastischem Polymer gebildet wird und dessen Mantel ein thermoplastisches Polymer, vorzugsweise Polyethylenterephthalat, und Komponenten b) und c) oder Komponenten a), b) und c) enthält.
  8. Faden nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern aus einem Polymer nach Anspruch 2 gebildet wird.
  9. Faden nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Kern und Mantel 95 : 5 bis 20 : 80 beträgt, vorzugsweise 75 : 25 bis 45 : 55, insbesondere 70 : 30 bis 50 : 50.
  10. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden ein Monofilament ist.
  11. Textile Flächenkonstruktion, insbesondere Gewebe, enthaltend Fäden nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Textile Flächenkonstruktion nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese neben Fäden nach einem der Ansprüche 1 bis 10 weitere Fäden aus Polyester, insbesondere aus Polyethylenterephthalat enthalten.
  13. Verwendung eines Fadens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in textilen Flächenkonstruktionen für technische Einsatzgebiete, insbesondere in Siebgeweben und Filtertüchern für Gas- und Flüssigkeitsfilter, in Trockenbändern, vorzugsweise zur Herstellung von Lebensmitteln, in Verpackungsbehältern, in Schläuchen zur Förderung kleiner Teilchen oder als Förderbänder oder als Komponenten von Förderbändern.
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